Введение к работе
Актуальность работы. Межсистемные линии электропередачи (330...1150 кВ) являются основным связующим звеном отдельных энергосистем и служат устройством для передачи электроэнергии на большие расстояния. Их протяженность составляет 120 тысяч км с 796 подстанциями общей трансформаторной мощностью более 310 тысяч MB А. Персонал, обслуживающий такие электрические сети, длительно и регулярно подвержен негативному влиянию электрического поля промышленной частоты (ЭП ПЧ). В настоящее время задача обеспечения безопасности персонала от указанного воздействия не решена должным образом. Общеизвестно, что основным фактором, определяющим отрицательное действие ЭП ПЧ на живой организм, является обусловленный этим полем ток, протекающий через тело человека. Последними исследованиями в этой области обосновано, что для полного учета негативного влияния ЭП ПЧ на организм человека в качестве критерия безопасности персонала, обслуживающего электроустановки сверхвысокого напряжения, необходимо использовать не напряжённость неискажённого электрического поля, а ток, протекающий через тело человека. Но практическая реализация этой идеи сопряжена с определенными трудностями, которые на данный момент не разрешены. Поэтому необходимо проведение научных исследований, направленных на создание эффективной системы контроля токов утечки через тело человека.
Актуальность работы подтверждается также перечнем приоритетных направлений развития науки, технологий и техники на период до 2010 года; итогами Российских научно-технических конференцией по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности; проводимых в Санкт-Петербурге.
Работа трижды поддержана грантом по программе развития научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых в высших учебных заведениях Челябинской области, осуществляемой Министерством образования РФ и Правительством Челябинской области.
Цель работы - улучшение условий труда работников, обслуживающих электроустановки сверхвысокого напряжения (ЭУ СВН), путем контроля токов утечки через тело человека.
Идея работы - обосновать место размещения датчика контроля токов утечки, обеспечивающее полное их измерение.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Величина тока, протекающего через тело человека, не зависит от емкости «тело человека - земля», а зависит от емкостей «тело человека -токоведущие части», «тело человека - заземленные конструкции».
-
Искажение электрического поля при попадании в него тела человека зависит от величины напряженности данного поля; при этом степень искажения тем больше, чем меньше напряженность электрического поля.
3. Для обеспечения контроля тока утечки через тело человека датчик тока необходимо устанавливать на плечевом поясе человека.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается аргументированностью исходных посылок, вытекающих из основ электротехники, удовлетворительным совпадением результатов теоретических исследований токов, протекающих через тело человека, с результатами экспериментов, выполненных в реальных условиях. Значение работы. Научное значение работы заключается в том, что
получены аналитические зависимости для расчета тока утечки через тело человека при наличии и отсутствии гальванической связи между телом человека и землей, а также при наличии емкостной связи с заземленной металлоконструкцией;
установлено, что величина тока, протекающего через тело человека, определяется только напряженностью электрического поля на поверхности тела человека и не зависит от формы этой поверхности, а определяется лишь величиной ее площади;
на основе теоретических и экспериментальных исследований обосновано место установки и размещения датчика контроля токов утечки.
Практическое значение работы заключается в следующем:
предложена и обоснована методика измерения тока, протекающего через тело человека, занятого обслуживанием ЭУ СВН, при нахождении его вблизи и на удалении от заземленных металлоконструкций, а также при наличии емкостной связи тела человека с землей;
предложен коэффициент захвата для учета искажения электрического поля, обусловленного телом человека; установлена его зависимость от напряженности электрического поля;
разработана структурная схема прибора контроля токов утечки через тело человека, находящегося вблизи ЭУ СВН.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Научные положения, выводы и рекомендации переданы в ОАО «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» и используются Южно-Уральским государственным университетом в лекционном курсе «Электромагнитные излучения» при обучении студентов специальности 280101 («Безопасность жизнедеятельности в техносфере»), а также при обучении студентов электротехнических специальностей в курсе «Безопасность жизнедеятельности».
Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы были доложены, рассмотрены и одобрены:
на Второй и Третьей Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (Челябинск, 2003, 2006);
на П-м Международном студенческом форуме «Образование. Наука. Производство» (Белгород, 2004);
на П-й региональной научно-практической конференции «Экология. Риск. Безопасность» (Курган, 2005);
на девятой Российской научно-технической конференцией по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности (Санкт-Петербург, 2006);
на Всероссийской научно-практической конференции «Энергетика в современном мире» (Чита, 2006);
на двух Всероссийских ежегодных научно-технических конференциях «Наука - Производство - Технология - Экология» (ВятГТУ, Киров 2006, 2007);
на Всероссийской научно-технической конференции «Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий» (Уфа, 2007);
на ежегодных научно-технических конференциях Южно-Уральского государственного университета (2000 - 2007 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, 2 из них в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 103 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 14 таблиц, список используемой литературы из 111 наименований.
